C2 - Langage C - ISIMA 1 - Deuxieme partie

http://www.isima.fr/~loic

Septembre 2016 – Version étudiante

1

2

Être un ingénieur ?• Présence en cours• Présence active en TP

Présence contrôlée Préparer les TPs

• Pas de document aux examens Entretiens Culture générale

• Savoir se documenter• Rendre des TPs à l'image du travail

Guide de style & Génie Logiciel & Commentaires Tests Honnêteté (faute professionnelle)

Pré-requis :• Initiation algo• Initiation C/UNIX

3

Plan

• Outillage & méthodes

• Compilation séparée / Makefile

• Révisions• Pointeurs

de variable de fonction

• Structures• Macros

• Fichiers binaires• Ligne de

commande• Système• Arguments var• SDL

5

12

41

48, 105185

84, 168

144

150

194

179

204

119

OUTILLAGE & MÉTHODES

Un logiciel

• Utilisateurs ? Besoins Spécifications

• Développeurs Analyse // Algorithmique Développement Tests Maintenance / Evolutions

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6

Compilateur• ISIMA

gcc [ etud ]

• À la maison : gcc sous une distribution LINUX gcc sous Cygwin gcc sous MinGW / CodeBlocks

• Visual Studio ? C'est du C++

• Bon éditeur ou EDI

NORMES :• ANSI C• ISO C 90

Débogueur

• Recherche de bogues à l'exécution Analyse d'un programme en temps réel Point d'arrêt Exécution pas à pas Inspection des variables

• GDB // DDD

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$ gcc -g En annexe

Profileur

• Analyse de l'exécution• Occupation mémoire

Eviter les fuites mémoires• Temps d'exécution

Optimisation• Gprof // valgrind

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$ gcc -g

Gestionnaire de versions

• Développement à plusieurs Diffusion du code Gestion des conflits

• Historique Régression ? Retour en arrière ? Fonctionnalités à venir

9

Tests unitaires

• Tester des petits bouts des programmes Avant leur intégration

• A la main ou automatique Répétabilité ? Régression ?

• Plus ou moins exhaustifs• Conditions ± réelles• Développement orienté Test (TDD)

10

Et encore ?

• Documentation Doxygen

• Analyse statique de qualité de code ? Cppcheck SonarQube Les compilateurs (clang & gcc)

11

COMPILATION SÉPARÉE& MAKEFILE

Structure d’un programme classique

• Inclusions des bibliothèques• Définition des macros et constantes• Déclaration des types personnels• Déclaration et initialisation

des variables globales si nécessaires• Définition des fonctions

Fonction main()

13

Tout ce qui est utilisé doit être déclaré sans ambiguïté.Attention aux mots réservés !

Mots réservés

14

autobreak case char continue const default do double else extern float for goto if intlongregister return short sizeof static struct switch typedefunion unsignedwhile

Définition des fonctions ?

• Principe : on ne peut utiliser que des choses connues = déclarées au préalable

• Déclarer, c’est donner un prototype ou une signature

• Déclarations anticipées (ou forward)• Définition = prototype et le corps de la fonction

15

NOM + types des paramètres + type de retour

float min(float, float);

#include <stdio.h>

int main() {

int x = 3, y = 5; printf("%d", somme(x, y)); return EXIT_SUCCESS;}

int somme(int a, int b) { return a+b;}

16

#include <stdio.h>


int main() {

int x = 3, y = 5; printf("%d", somme(x, y)); return EXIT_SUCCESS;}

17

#include <stdio.h>

int somme(int a, int b);

int main() { int x = 3, y = 5; printf("%d", somme(x, y)); return EXIT_SUCCESS;}


18

19

Mettre en œuvre la compilation séparée …

• Au départ : un gros programme Pas facile à appréhender / de se déplacer Hétérogène

• Des fonctions de stats• Des fonctions de maths

• Séparer en modules Regroupement thématique Plus facile à lire Réutilisabilité

20

GROS PROGRAMME

PROGPRINCIPAL

MODULESTATS

MODULEMATHS

Le contenu des fichiers est vu plus tard…

21

#include <stdio.h>

#define PI 3.14#define CONST_STATS 1000

int globale;

int math1(int i) { … }

int stat1(int i, float tab[]) { … math1(j)…}

int main() { stat1(math1(m), t); return 0;}

22

Les fichiers ???

• Séparation en fonction Du thème De la réutilisation possible

• Eviter les variables globales dans les modules• En C, on peut utiliser un élément à partir du

moment où il est déclaré ! Fichier de déclaration fichiers entêtes .h► Fichier d'implémentation fichiers .c►

23

/* Fichier maths.c */

#include <stdio.h>#include "maths.h"

int math1(int i) { … }

int math2(float tab[], int i) { …}

maths.cContient toutes les fonctions mathématiques

24

/* Fichier stats.c */#include <stdio.h>#include "maths.h"#include "stats.h"

int stat1(int i, float tab[]) { … math1(j)… …}

float stats2(int i, float tab[]) { …}

stats.cContient toutes les fonctions statistiques

25

/* Programme principal */

#include <stdio.h>#include "stats.h"

/* inclure maths.h est optionnel */

int globale;

void main() { … /* appel de fonctions de stats.h appel de fonction de maths.h */ …}

Programme principalPlus facile à lire car plus de code "parasite"

26

/* Fichier maths.h INCOMPLET */

#define PI 3.14

int math1(int);int math2(float[], int);

Un fichier entête…

• Déclaration des fonctions Prototype Signature

• Pas de code• Pas de nom aux variables

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Les gardiens

• Un identifiant doit être unique

• Eviter les redéfinitions• Eviter les inclusions multiples

A inclut B qui inclut C C inclut A

PROTEGER SYSTEMATIQUEMENT UN FICHIER ENTETE

28

/* Fichier maths.h avec gardiens */

#ifndef __LOIC_MATHS_H__#define __LOIC_MATHS_H__

#define PI 3.14

int math1(int);int math2(float[], int);

#endif

Il n'est pas nécessaire de déclarer les fonctions locales au fichier maths.c, ie celles qui sont uniquement définieset appelées dans maths.c

Variable globale

• Utilisation limitée et thématique Code moins réutilisable Collision de nom

29

/* Définition dans fichier c */int globale = 0;

/* Déclaration dans fichier entête */extern int globale;

Gestion d"erreurs

30

Compilation séparée

• 3 fichiers : prog.c maths.c stats.c• Compilation des sources en .objets

• Edition des liens

gcc –c prog.cgcc -c maths.cgcc –c stats.c

gcc prog.o maths.o stats.ogcc –o prog prog.o maths.o stats.o

prog.omaths.ostats.o

-g ? -lX11 ?

31

Comment compiler ?

1. Écrire les différentes lignes de commandes correspondantes (fastidieux)

2. Ecrire un petit programme shell qui lance les différentes compilations (mieux)

3. Utiliser un programme spécial make (obligatoire)

32

Commande make

• Commande/utilitaire système• Détection "automatique" des fichiers ayant besoin

d'être recompilés• Edition des liens si nécessaire• Informations dans un fichier texte

Makefile ou makefile• Autres utilisations :

Nettoyage des fichiers temporaires (objet, …) Installation dans un répertoire particulier

33

Makefile

• Fichier texte au format très strict• Constitué de règles (commandes)

Fichiers à compiler Fichier exécutable dont il faut faire l'édition de liens Commandes nommées

• Exécuté par

$make $make règle

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Règle

• Exécution d'une règle Cible qui n'existe pas Une dépendance est plus récente que la cible La première règle est exécutée par make Spécifique : make CIBLE (nom)

# commentaireCIBLE : DEPENDANCES <TAB> COMMANDES

35

Variable

• Définition

• Utilisation

NOM = liste de fichiers \ <TAB> suite de la liste

$(NOM)

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Règle clean

• Nom usuel pour une règle qui efface les fichiers de travail Exécutable, fichiers objets, fichiers temporaires Pas de dépendances, règle nommée

clean :<TAB> rm –f *.o

clean :<TAB> rm $(objets)

Version bourrine Version plus propre, sécuritaire

$ make clean

Exemple de makefile

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main.h stats.h maths.h

main.c stats.c maths.c

38

# compilateur CC = gcc # options CFLAGS = -Wall -ansi –pedantic –Wextra –g –O2 LDFLAGS = -lm# liste des fichiers objets OBJ = tp.o tp_sub1.o \ <TAB> tp_sub2.o # règle de production finale tp : tp : $(OBJ) <TAB> $(CC) $(OBJ) $(LDFLAGS) -o tp # règle de production pour chaque fichier tp_sub1.o : tp_sub1.h tp.h tp_sub1.c <TAB> $(CC) -c tp_sub1.c $(CFLAGS) tp_sub2.o : tp_sub2.h tp_sub2.c<TAB> $(CC) -c tp_sub2.c $(CFLAGS) tp.o : tp.c tp.h tp_sub1.h tp_sub2.h <TAB> $(CC) -c tp.c $(CFLAGS)

39

Et maintenant ???

• Sauf petit projet, utiliser la compilation séparée• Gain de temps à utiliser le makefile

Copie d'un Makefile qui marche Attention au format du fichier (espaces, tabulations)

• Nombreuses possibilités supplémentaires Génération automatique des dépendances

(ZZ2, option -MM) Gestion de configuration Installation d'un programme

40

.h

.c

tests

Exécutable

.h

.c

tests

.h

.c

tests

Tests encore

Exécutable

Compilation séparée & Tests unitaires

RÉVISIONS / VARIABLES

42

Masquage de variable#include <stdio.h>

int a;

void f1(double a){ printf("%f\n", a);}

int main() { a = 3; f1(2.000); printf("%d\n", a); return 1;}

43

Passage des paramètres par valeur#include <stdio.h>

void f1(int a){ a=2;}

int main() { int a = 3; f1(a); printf("%d", a); return 1;}

44

int gj = 0;int gi;

int fonction1 (int p1) { int li = 1;

gj = 4; ... }

int fonction2 (int p1) { int li = 2; int gi = 3; ... }

Variables globales ?Variables locales ?

int main () { int li = 3; gi = 5; return 0; }

45

Variable locale

• Automatique Par défaut Mot-clé auto optionnel Créée à chaque appel de fonction Détruite à chaque fin de fonction

• Statique Initialisée au premier passage dans la fonction Détruite à la fin du programme

46

int fonction1 (int p1) { static int compteur = 0;

auto int i =1; /* auto est optionnel */ printf("%d %d", ++compteur, ++i); ...

return compteur; }

int main () { printf("%d", fonction1(0)); printf("%d", fonction1(0)); printf("%d", compteur); return 0; }

47

Autres variables

• Variables externes explicites Déclaration dans l'entête en général

• Variable de type registre Pas d'adresse mémoire Accès hyper rapide Vieille optimisation (-O2)

extern int g;

register int r;

POINTEURS

49

Problèmes rencontrés

• Tableau dynamique ?• Passage des paramètres par valeur…

Pas moyen de changer facilement la valeur d'une variable passée en paramètres

50

void echange(int a, int b) { int c;

c = a; a = b; b = c; }

int main () { int i=1, j=2;

printf("%d %d", i, j); echange(i,j); printf("%d %d", i,j); return 0; }

51

Mémoire de l'ordinateur (1)

• Tableau à une dimension Grande dimension (256Mo -> 8Go)

• Unité de base : l'octet• Gestion plus ou moins automatique• Partage entre utilisateurs

Zones protégées• Un objet prend plus ou moins de mémoire

fonction sizeof

52


• Que trouve-t-on en mémoire ? Code du programme Données du programme (variables)

• Rangement suivant des standards Consultation possible de la mémoire Attention au segmentation fault

• Chaque élément a une adresse

53


a

tableau tab

i

char a;int i;char tab[12];sizeof(a)

Zone protégée :• code programme courant• zone d'un autre utilisateur• …

Adresse = indice dans le tableau

54

Pointeur ? (1)

• Variable "classique"

• Opérateur & Adresse d'un objet en mémoire (l'index …)

• Pointeur Variable contenant une adresse typé

int * p; <type> * p2;

&i et &j

int i, j;

Pointeur ? (2)

55

Ac p

4

char c = 'A';char * p = &c;

4 8

printf("%c", c);printf("%c", *p);

Variable (caractère)Adresse en mémoire

Contenu pointé

Abus de langage : le « contenu du pointeur » ne désigne pas la variable c, p ne contient que l'adresse de c. Le contenu de l’adresse pointée désigne bien c.

* : Opérateur d'indirection / opérateur de déréférencement *

56

int main(){ int a, b, *p; a = 4; p = &a;

/* %x : affichage en hexa */ printf("contenu de p %p", p); printf("adresse de a %p, &a); printf("contenu pointé %d",*p); printf("contenu %d", a);

b = *p; (*p)++; printf("valeur de a est %d", a); return 0;}

57

Affectation de pointeurs

• Types compatibles

• Valeur spéciale NULL Le pointeur ne pointe sur rien A utiliser avec précaution

int * i, *j;float * f;

i = j;i = f;

58

Rappel : changer de type

• Cast• Opérateur de transtypage• Opérateur de coercition• Transformer une valeur réelle en une valeur

entière avec perte éventuelle d'informations

int i;double d;

i = (int) d;

int * pi;void * pv;

pi = (int *) pv;

59

float *f = NULL; int *g = (int *) 0;char *c = 0;

printf("%d", *f);

/* définition, fonction du compil */#define NULL 0#define NULL (void *) 0

int i;void * v = &i;int * j = (int *) v;

60

void echangeator(int *a, int *b) { int c;

c = *a; *a = *b; *b = c; } int main () { int i=1, j=2;

printf("%d %d", i, j); echangeator(&i,&j); printf("%d %d", i,j); return 0; }

61

Pointeurs & tableaux (1)

• Un tableau est un pointeur constant

• Adresse du premier élément du tableauchar tab[10];

char *p = &tab[0];tab ?

printf ("%x %x %x ", tab, &tab[0], p);

tab tab+2 tab +9

62

POINTEUR' = POINTEUR + DEPLACEMENT Adresse adresse

Arithmétique

• Arithmétique intelligente Typée

• Nombre limité d'opérations Affectation (=) Addition, soustraction (+, -, +=, -=) Comparaison (==, !=, <, >)

p-4 p p +5++

Arithmétique "intelligente"

63

char a[10];sizeof(char) ?sizeof(a) ?

a a+2 a +9

int b[3];

b b+1 b+2

sizeof(char)

sizeof(int)

64

Pointeurs & tableaux (2)

• Deux notations : élément i

• Elément i+1 ?

tab[i]*(tab+i)*(p+i) avec p=&tab[0]

p = &tab[i];++p;=> *p

++tab

65

Pointeurs & chaînes

• 2ème cas : pointeur + chaîne en mémoire

• string.h : Fichier d'entêtes des fonctions sur les chaînes de caractères

char s1[] = "chaine1"; char * s2 = "chaine2";

66

strlen()

67

int compter3(char * chaine) { char * s = chaine;

while (*chaine != '\0') ++chaine;

return chaine - s; }

68

strcpy()

Mémoire "typée"

70

sizeof(char)

sizeof(int)sizeof(long int)

sizeof(float)sizeof(double)

sizeof(int *)sizeof(double *)sizeof(void *)

71

Allocation dynamique de mémoire ?

• Allouer de la mémoire = réserver une zone mémoire contiguë Pas toujours possible

• Dynamique : en cours d'exécution de programme (et non au moment de la compilation)

72

malloc()

• Allocation d'un bloc contigu de mémoire Erreur, si le bloc est trop grand

• Demande d'un nombre d'octets à calculerNombre d'éléments x Taille d'un élément

• Retour : pointeur sur le début du tableau NULL si l'allocation est impossible

void * malloc (size_t taille);

73

Libérer la mémoire (1)

• Obligatoire de rendre la mémoire demandée au système

• Ce n'est PAS AUTOMATIQUE• Paramètre : un pointeur VALIDE

Donner la taille d'allocation n'est pas utile Tester que le pointeur est non NULL même si …

void free(void * pointeur);

74

Libérer la mémoire (2)

• Oublier de rendre la mémoire = Fuite mémoire Vers un redémarrage de la machine

• Conseil : mettre le pointeur à NULLsi la libération n'est pas faite à la fin du programme

• Outils de détection : débugger, valgrind …

if (p) free(p);p = 0;

75

int taille; int * tableau;

printf("Taille du tableau ? "); scanf("%d", &taille);

tableau = (int *) malloc (taille*sizeof(int));

if (tableau == NULL) { printf("allocation mémoire impossible"); } else { /* l'allocation mémoire a eu lieu */ /* … */

free(tableau);}

76

calloc()• Comportement identique à malloc()• Initialisation des éléments du tableau à 0

Connaître la taille d'un élément pour le mettre à 0 calloc() prend plus de temps que malloc()

• Paramètres différents de malloc() Nombre d'éléments Taille d'un élément

• Retour : pointeur sur le début du tableau NULL si l'allocation est impossible

void * calloc (size_t nb_elem, size_t taille);

77

realloc()

• Redimensionner la taille d'un tableau en mémoire

• Problème : demander plus de mémoire1. Ajout au bloc précédent2. Allocation d'un nouveau bloc

et déplacement du bloc initial3. Plus assez de mémoire disponible

• Fragmentation de la mémoire

78

Cas 1

Blocs déjà alloués (protégés)Blocs déjà alloués (à nous)Blocs supplémentaires

Nombre de blocs supplémentaires demandé raisonnable = allocation contiguë possible

79

Cas 2


Nombre de blocs supplémentaires demandé trop grand = allocation contigüe impossible

COPIE

80

Cas 3


Nombre de blocs supplémentaires demandé trop grand = déplacement impossible

81

Allocation dynamique / Résumé

void * malloc (size_t taille);void * calloc (size_t nb_elem, size_t taille);void * realloc(void * pointeur, size_t nouvelle_taille);

void * /* type pointeur universel */ /* transtypage(cast) obligatoire */

size_t /* type entier positif */

void free(void * pointeur);

NULL

82

Tableau de pointeurs

• Pointeur = un type de variable• Possibilité d'en faire des tableaux

int * tableau [80];int i = 10;

tableau[0] = &i;printf("%d", (*tableau[0]));

83

Erreurs typiques char * s; s = "chaine2";

char * s; scanf("%s",s);

char s1[10] = "chaine1"; char s2[10]; s2 = s1;

STRUCTURE

85

Problème …

• On ne peut retourner qu'un seul élément par fonction

• En algorithmique

return variable;

retourne (élement1, élément2);

86

Exemple hypothétique

• Gérer un concours de poker au BDE surnom : 80 caractères score (unité : EuroZZ) : entier

Jouer en ligne est dangereux pour la santé … et le porte monnaie

87

Réalisation

• Solution à deux balles : 2 tableaux

• Nom• Score

• Solution propre Un tableau d'un type complexe

#define TAILLE 30int score [TAILLE];char surnoms [TAILLE][80];

88

Type complexe ?

• Réunir des informations dans un tout Créer un nouveau type de données Personnalisé

2 champs : nom et score

struct joueur { char nom[80]; int score;};

• Déclaration de variable

• Accéder à un champ d'une variable

• Taille en mémoire du type complexe

89

struct joueur zz;

sizeof(struct joueur);

Manipulations de base

zz.score = 0;scanf("%s", zz.nom);

90

Tableau de structures

struct joueur joueurs[50];int i;

for(i = 0; i < 50; ++i) { joueurs[i].score = 0; strcpy(joueurs[i].nom, "");}

91

Pointeur de structure

• Déclaration d'un pointeur

• Accéder à un champ (pointeur non NULL)

• Allocation dynamique

struct joueur * psj = &zz;

psj = (struct joueur *) malloc(50*sizeof(struct joueur));

(*psj).score psj->score

92

typedef

• Renommer un type existant L'ancien nom est toujours disponible

1. Simplifier le nom des structures2. Eviter les erreurs avec les pointeurs

typedef ancien_nom nouveau_nom;

93

typedef & structures (1)

struct joueur{ char nom[80]; int score;};typedef struct joueur joueur_t;

struct joueur zz1;joueur_t zz2;

struct joueur * pzz1;joueur_t * pzz2;

94


• Condenser les deux écritures…

typedef struct joueur { char nom[80]; int score;} joueur_t;

struct joueur zz1;joueur_t zz2;

95


• Simplifier ?

• Structure "anonyme"

typedef struct { char nom[80]; int score;} joueur_t;

struct joueur zz1;

joueur_t zz2;

96

Structure autoréférentielle (1)

• Structure qui contient un pointeur sur un élément de même type

typedef struct joueur { char nom[80]; int score; struct joueur * suivant;} joueur_t;

97

Structure autoréférentielle (2)

• Erreurs classiques : Pas de structure anonyme Pas possible d'utiliser le nom raccourci avec typedef

• Obligatoire pour représenter Bon nombre de structures de données Liste chaînée, arbre, …

98

Liste chaînée

nom score suivant

nom score suivant

nom score suivant

NULL

Tête de la liste chaînée ?

Cellules allouées dynamiquement

99

Tête de la liste chaînée

1. Un pointeur simple NULL liste vide Non NULL pointe sur le premier élément

2. Une tête fictive Une structure dont on ne se sert pas du contenu Seul le champ SUIVANT est utile

joueur_t * ptete;

joueur_t tetefictive;

TD : liste chaînée

• Liste vide ?• Liste à un élément ?• Liste quelconque ?

• Insertion d'un élément en tête• Insertion d'un élément en fin

Pointeur de fin• Insertion / Suppression quelconque• Opération hors fonction ou appel de fonction

100

101

Liste vide

Liste à 1 élément

Liste à 2 éléments

suivant NULL

suivant suivant NULL

suivant suivant suivant NULL

Affichage de la liste

102

suivant suivant suivant NULL

courant NULL

103

TD : suppression de la liste (avec tête fictive)

Saisie d’une chaine

104

fgets(chaine, 50, stdin);

scanf("%s", chaine);

loic⏎

loic yon⏎

tropgrand⏎ char chaine[5];

char chaine[50];

char chaine[50];

scanf

scanf

scanf

fgets

fgets

fgets

QUELQUES PRÉCISIONS SUR LES POINTEURS

1. Tableau multidimensionnel2. typedef & pointeurs3. Pointeur constant

106

Tableau multidimensionnel (1)

• Tableau de 4 lignes et 3 colonnes

• Stockage contigu, ligne par ligneint tableau [4][3];

Début du tableau en mémoire

Ligne 1 Ligne 2 Ligne 3 Ligne 4

107

Tableau multidimensionnel (2)

• Prototype La taille de la ligne (nb de colonnes) est

nécessaire Pas le nombre de lignes

int tableau [][3];

108

Accéder à un élément

• Tableau à une dimension

• Tableau multidimensionnel

ligne[i]*(ligne +i)

tableau[1][2]*(tableau[1]+2)*(*(tableau+1)+2)

Attention à la lisibilité !!!

109

Tableau à 2 dimensions dynamique ?

1. Implémentation avec un tableau à une dimension

Taille de la ligne : n Trouver l'élément de la ligne i et colonne j :

2. Implémentation avec une dimension maximale et une dimension libre

i*n+j

int * tab1;

int * tab2[MAX];

110

Tableau à 2 dimensions dynamique• Choisir la représentation par lignes ou par

colonnes

• Allouer un premier tableau de pointeurs Un élément pointe vers une ligne ou une colonne

• Allouer chaque ligne/colonne

int ** tab3;

tab3

111

Tableau dynamique / synthèse

int * tab1;

int * tab2[MAX];

dynamique calcul

moins de pointeurs pas complètement dynamique

int ** tab3; dynamique vrai tableau complexe

112

typedef

• Utiliser typedef pour éviter un maximum d'erreurs avec les pointeurs

• "Créer" un type pointeur Manipuler un pointeur comme une variable

pour oublier les pointeurs de pointeurs

• Exemple : échanger deux variables pointeurs

void echange2pointeurs (int **a, int **b) { int * c;

c = *a; *a = *b; *b = c; }

113

Echanger deux pointeurs

typedef int * pint;

void echange2pointeurs(pint* a, pint *b) { pint c;

c = *a; *a = *b; *b = c; }

114

Modifier un pointeur ? (1)void liberer(joueur_t * tete) { /* … */ if (tete) free(tete); tete = 0;}

int main() { joueur_t * tete = NULL; ajouter_element(&tete, element); /* utiliser tete */ liberer(tete); ajouter_element(&tete, element); /* utiliser tete */ liberer(tete); }

Liste chaînée avec vrai pointeur en têteRéutiliser le pointeur

115

Modifier un pointeur ? (2)void liberer(joueur_t ** tete) { /* … */ if (*tete) free(*tete); *tete = 0;}

int main() { joueur_t * tete = NULL; ajouter_element(&tete, element); /* utiliser tete */ liberer(&tete); ajouter_element(&tete, element); /* utiliser tete */ liberer(&tete); }

Liste chaînée avec vrai pointeur en têteRéutiliser le pointeur

116

typedef joueur_t * pjoueur_t;

void liberer(pjoueur_t * tete) { /* … */ if (*tete) free(*tete); *tete = 0;}

int main() { pjoueur_t tete = NULL; ajouter_element(&tete, element); /* utiliser tete */ liberer(&tete); ajouter_element(&tete, element); /* utiliser tete */ liberer(&tete); }

Cacher le double pointeur ..

117

const (1)

• S’engager à ne pas modifier une variable Valeur fixée à l'initialisation

• Ne peut pas servir pour initialiser un tableau

(sauf depuis la norme C99)

/* notations équivalentes */const float pi = 3.14;float const pi = 3.14;

const int I = 100; float tab[I];

118

const (2)

• Pointeur

• Pointeur

• Pointeur

const char * sz1;char const * sz2;

char * const sz3 = …;

char const * const sz4 = …;

MACROS

1. Type constant2. Type fonction

120

Rappels : constante

• Mot-clé #define• Fausse constante

Remplacée par le préprocesseur• Pas de point-virgule• Convention de nommage : en majuscules

#define N 100

121

fichier.c

préprocesseur

compilation

édition des liens

exécutable

erreurs

Rappel :La "Compilation"

erreursld

122

Macros

• Synonymes Macro-définition Macro-commande Macro-instruction

• 2 types de macros Type constant Type fonction

123

Macro de type constant (1)

• Synonymes Macro définition Constante symbolique

#define N 100#define PI 3.14#define EPSILON 1E-6#define NOM "loic"

#define nom texte_remplacement

PAS DE NOTION DE TYPE

float tab1[N];

#define N 100

float tab1[N];

#define N 200

float tab1[N];

#undef N

float tab1[N];

124

• Validité De la déclaration

à la fin du fichier Sauf #define Sauf #undef

• Evaluation par le préprocesseur Inconnu du compilateur

125

Macro de type constant (3)

• Constante sans valeur• Utile pour la compilation conditionnelle

#ifdef, #ifndef, #endif, #else, #elif

Gardiens

#define VARIABLE PAS DE VALEUR

126

Macro de type fonction (1)

• Macros avec paramètre[s]

• Syntaxe Pas de point-virgule (sauf…) Pas d'espace entre le nom et la parenthèse Nom en majuscules

#define nom(paramètres) texte

127

Exemple 1a

#define CARRE1(A) A*A

int i = 2;printf("%d", CARRE1(i));

128

Exemple 1b

#define CARRE1(A) A*A

int i=2;printf("%d", CARRE1(i+1));/* résultat ? */

129

Macro de type fonction (2)

• Substitution de texte• Ce ne sont PAS des fonctions !

Pas d'appel de fonction => plus rapide• Attention

Aux messages d'erreur du compilateur Aux effets de bord Parenthèsage systématique

130

Exemple 1c

#define CARRE2(A) (A*A)

#define CARRE3(A) ((A)*(A))

131

Exemple 2a

#define MAX1(A,B) A>B?A:B

int i = 2;int j = 3;printf("%d", MAX1(i,j));

132

Exemple 2b

#define MAX1(A,B) A>B?A:B

int i = 2;int j = 3;printf("%d", 6+MAX1(i,j));

133

Exemple 2c

#define MAX2(A,B) (((A)>(B))?(A):(B))

int i = 2;int j = 3;printf("%d\t", 6 + MAX2(i,j));printf("%d\n", MAX2(i++, j++));printf("i = %d j = %d\n", i, j);

134

Avec une fonction ?

• Si l'on veut calculer le maximum avec une fonction, il faut autant de fonctions qu'il y a de type

• Identification de paramètres Paramètres évalués une fois

int max(int a, int b){ return a > b ? a : b;}max(i++, j++) renvoie le bon résultat

135

Exemple 3#define MALLOC(TYPE,NOMBRE) \ ((TYPE *)malloc(sizeof(TYPE)*NOMBRE))

int * pi, * pj;float * pf;

pi = MALLOC(int, 10);

pf = MALLOC(float, 100);

pj = MALLOC(float, 100);

136

Ecrire une "fonction" d'allocation

void allouer(void ** pointeur, int nb, int taille) { if ((*pointeur = malloc(nb*taille)) == NULL) erreur(); }

int *pi;

allouer(&pi, 10, sizeof(int));

137

Ecrire une macro d'allocation

#define ALLOUER(PTR,NB,TYPE) \ if ((PTR = (TYPE *)malloc(NB*sizeof(TYPE))) \ == NULL) erreur()

pas de pointeur de pointeur attention aux messages du compilo

int *pi;ALLOUER(pi, 10, int);

138

Ecrire une macro complexe

#define MACRO(ARG1, ARG2) { \ fonction(ARG1); \ fonction(ARG2); \}

#define MACRO(ARG1, ARG2) do { \ fonction(ARG1); \ fonction(ARG2); \} while (0)

if (a!=b) MACRO(a, b) ; else fonction(a);

if (a!=b) fonction(b) ; else fonction(a);

139

Aller plus loin… opérateur #

• Entoure l'élément de guillemets• Note :

#define DUMP1(X) printf("%s == %d", #X, X)

"A" "B""AB"

#define DUMP2(X) printf(#X " == %d", X)

int a = 1;DUMP1(a); /* affiche a==1 */DUMP2(a); /* affiche a==1 */

140

Aller plus loin… opérateur ## (1)

• Concatène deux éléments

#define COLLER(A,B) A##B

COLLER(COLLER(A,1),2) donne COLLER(A,1)2 et non pas A12

COLLER(A, 1) A1

## empêche un développement supplémentaire

141

Aller plus loin… opérateur ## (2)

• Concatène deux éléments

#define COLLER(A,B) A##B#define XCOLLER(A,B) COLLER(A,B)

XCOLLER(XCOLLER(A,1),2) A12

142

Synthèse• Avantages

Simplification d'écriture de code Rapidité par rapport aux fonctions

• Désavantages Augmente la taille du code Effets de bords Lenteur à cause de l'évaluation systématique

• Guide de style Nom en MAJUSCULES

143

Note sur la vitesse d'exécution

• Appel de macro Pas d'appel de fonction Pas de saut mémoire Pas de paramètres empilés

• Évaluation systématique des arguments Dans MAX, un des arguments est évalué deux

fois

Perte de temps ???

MAX(f(x), g(x))

Gain de temps

LIGNE DE COMMANDE

145

Ligne de commande ?

• Fournir des informations au programme qui s'exécute à partir du système

• Solution : le point d'entrée du programme La fonction main() Normes ANSI et ISO

$programme param1 –l –r $programme "une chaine avec espaces"

146

Jusqu'à maintenant…

void main();

void main(void);

int main();

Pas d'autres types de retour possibles

147

Fonction "main"int main(int argc, char ** argv);

int main(int argc, char * argv[]);

• Seuls prototypes minimaux reconnus par les normes ANSI et ISO

• Tout programme renvoie un état• Paramètres séparés par au moins un espace

148

argc / argv

• arg count Nombre d'éléments de la ligne de commande

• arg vector Liste des arguments (chaînes de caractères) Au moins un argument, le nom du programme

• Norme

argv[0] -> nom du programmeargv[argc-1] -> dernier paramètreargv[argc] -> NULL

149

Transformer les arguments

• Tous les paramètres sont des chaînes de caractères…

• Conversion éventuelle dans un type différent

• Exemple : transformer en entier

int atoi(char *);sscanf(chaine, format, variables);

FICHIERS (BINAIRES)

1. Compléments sur les fichiers2. Fichiers binaires

151

Fichiers• Texte

Compréhensible par l'humain Editeur de texte Par défaut

• Binaire Informations codées (illisibles) Périphériques UNIX Préciser le mode b

• Traitement similaire• Flot / Flux

152

Un fichier…• Informations suivantes

Nom et type du fichier Mode d'ouverture (Lecture/Ecriture) Emplacement sur le disque Emplacement de la mémoire tampon en RAM

• Fichiers standards prédéfinis stdin stdout stderr

153

Structure FILE

• Bibliothèque stdio.h Stocker des informations sur le fichier à

manipuler• Mémoire-tampon

De taille BUFSIZ (pas de E) Machine asynchrone

154

Structure FILE

typedef struct _iobuf { char* _ptr; int _cnt; char* _base; int _flag; int _file; int _charbuf; int _bufsiz; char* _tmpfname;} FILE;

Issu du stdio.h de MinGW

155

FOPEN_MAX

• Nombre limité de fichiers ouverts (ressources systèmes)

• Au moins 8• Fichiers déjà ouverts

stdin stdout stderr

156

Modes d'utilisation

• LECTURE (r) read

• ECRITURE (w) write

• AJOUT (a) append

• Panachage : r+, w+, a+

157

Utilisation des fichiers binaires

• Ouverture/création/fermeture fopen / fclose

• Lecture / Ecriture Séquentielle fread / fwrite Aléatoire fseek / ftell

• Gestion des fichiers feof / ferror / fflush

158

fopen / fclose

• "Ouvrir" un fichier dont le nom est donné Chemin valide Mode "rb", par exemple

• "Fermer" le fichier Nécessaire Force l'écriture des données non encore écrites Vide les mémoires tampons

FILE * fopen(const char * nom, char * mode);

int fclose(FILE * fic);

159

fread

1. Lire des objets d'un flux donné2. Les placer en mémoire

Quoi : lire nbobj objets de taille taille De : fic Où : zone mémoire, tableau ptr Retourne le nombre d'éléments effectivement lus EOF en cas d'erreur

size_t fread(void *ptr, size_t taille, size_t nbobj, FILE * fic);

160

fwrite

1. Lire les données en mémoire2. Ecrire des objets dans un flux donné

Quoi : écrire nbobj objets de taille taille De : zone mémoire ptr Où : fichier fic Retourne le nombre d'éléments effectivement écrits EOF en cas d'erreur

size_t fwrite(const void *ptr, size_t taille, size_t nbobj, FILE * fic);

161

Gestion des flux (1)

• Retourne une valeur non nulle si l'indicateur de fin de fichier est positionné

• Retourne une valeur non nulle si l'indicateur d'erreur de fichier est positionné

int feof(FILE * fic);

int ferror(FILE * fic);

#define EOF (-1)

162

Gestion des flux (2)

• Vide la mémoire tampon associée à fic• Force l'écriture/lecture• Vide tous les tampons si fic est nul• NON défini pour les flux d'entrée

int fflush(FILE * fic);

163

Accès aléatoire (1)

• Accès au fichier à un endroit particulier Gestion d'un curseur

• Retourne la position du curseur fichier

long ftell(FILE * fic);

164

Accès aléatoire (2)

• Déplacer le pointeur/curseur fichier dep :déplacement (+ ou-) o : origine dans les valeurs suivantes

• Retourne 0 si le déplacement est effectué

int fseek(FILE * fic, long dep, int o);

SEEK_SET : du début du fichier (dep>0)SEEK_END : de la fin de fichier (dep<0)SEEK_CUR : de la position courante

165

Exemple

• Gestion d'un répertoire personnel Nom du contact Numéro de téléphone

• Tableau en mémoire À écrire/lire sur le disque

typedef struct { char nom[30]; char num[10]; } entree_t;

166

void enregistrer(entree_t repertoire[], int taille){ FILE * fichier = fopen("sauvegarde", "wb"); int res = 0; if (fichier) { res = fwrite(repertoire, sizeof(entree_t), taille, fichier); if (res != taille) fprintf(stderr, "probleme\n"); fclose(fichier); }}

167

int lire(entree_t repertoire[]){ FILE * fichier = fopen("sauvegarde", "rb"); int taille = 0; if (fichier) { while(!feof(fichier)) fread(&repertoire[taille++], sizeof(entree_t), 1, fichier); fclose(fichier); } return taille; }

STRUCTURES PARTICULIÈRES

1. enum2. union3. champs de bits

169

Enumération (1)

printf("On est %d", mardi);

#define LUNDI 0#define MARDI 1#define MERCREDI 2#define JEUDI 3#define VENDREDI 4#define SAMEDI 5#define DIMANCHE 6

printf("On est encore %d", MARDI);

const int lundi = 0;const int mardi = 1;const int mercredi = 2;const int jeudi = 3const int vendredi = 4;const int samedi = 5;const int dimanche = 6;

170

Enumération (2)

enum SEMAINE { lundi, mardi, mercredi, jeudi, vendredi, samedi, dimanche};

enum SEMAINE jour;for (jour = lundi; jour <= vendredi; ++jour) printf("On travaille…");

171

Point de vue du compilateur

enum SEMAINE { lundi, mardi, mercredi, jeudi, vendredi, samedi, dimanche};

0

6

• Affecte une valeur entière à chaque élément

• Sans précision Commence à zéro Incrémente la valeur

pour chaque nouvel élément

172

"Perturber" le compilo

enum SEMAINE { lundi = 1, mardi, mercredi, jeudi, vendredi, samedi, dimanche};

1

7enum PAYS { belgique = 32, france, angleterre = 44, etats_unis = 1, allemagne = 49, royaume_uni = 44};

173

Compatibilité ?

enum PAYS pays;

pays = france;

pays = mercredi;

174

enum vs macros

• Constante symbolique Substituée par le préprocesseur N'existe pas pour le compilateur

• enum Traduction en "entiers" Vérification de type Vraies constantes

175

Union (1)

• Ranger des variables différentes dans le même espace mémoire

• Stockage d’un champ à la fois

union u{ int i; double d;} u1;

struct s{ int i; double d;} s1;

sizeof ?

176

Union (2)

typedef struct { double rho; double theta;} polaire_t;

typedef struct { double reel; double imag;} cartesien_t;

typedef union { cartesien_t car; polaire_t pol;} complexe_u;

typedef struct { complexe_u val; enum FORMES forme;} complexe_t;

enum FORMES { CAR, POL};

177

Union (3)double modulo_compl( complexe_t a){ double res;

switch (a.forme) {case CAR :

res = sqrt(a.val.car.reel*a.val.car.reel+ a.val.car.imag*a.val.car.imag);

break;case POL :

res = a.val.pol.rho;break;

default : fprintf(stderr, "Erreur\n"); }; return res;}

178

Champs de bitstypedef struct couleur1{ unsigned int R; unsigned int G; unsigned int B; unsigned int A;} couleur1_t; typedef struct couleur2

{ unsigned int R:8; unsigned int G:8; unsigned int B:8; unsigned int A:8;} couleur2_t;

• types obligatoires : int, unsigned int

FONCTION À NOMBRE D'ARGUMENTS VARIABLE

180

Etat des lieux

• Prototype de fonctions à nombre d'arguments fixe Liste des types

• Fonctions qui ne respectent pas ce schéma ! printf scanf Essayer de définir des fonctions avec le même

nom mais avec une liste d'arguments différents ►IMPOSSIBLE

181

Prototype

• Liste NON VIDE de paramètres fixes

• Prototype de fscanf ?

<type_retour> nom(liste_fixe, ... );

int fscanf(FILE *,char *, ...);

fscanf(fichier, "%d %d", &nb1, &nb2);

182

Utilisation (1)#include<stdarg.h>

va_start(liste, nom)

va_end(liste)

va_list

Macros dans fichier include

Type liste de paramètre

Initialiser la liste de paramètres

nom est le nom du dernier paramètre fixe de la fonction

Libération du pointeur de liste

Seulement conseillé par la norme donc … OBLIGATOIRE

183

Utilisation (2)

• Récupération paramètre par paramètre Un à chaque appel

• Types possibles int, double, pointeurs comme char *

• Types convertis char, float

va_arg(liste, type)

184

int ouvrable(char * mode, int nombre, ...) { int result = 1; char * fileName; va_list liste;

va_start(liste, nombre); while (nombre--) { fileName = va_arg(liste, char *); if (!fopen(fileName, mode)) { result = 0; break; } } va_end(liste); return result;} /* exemple d'appel */ouvrable("r", 2, "pg1.c", "pg2.c")

POINTEURS DE FONCTION

186

Une fonction ?

• Nom + type de retour + liste de paramètres

• Ce n'est pas une variable !• Nom adresse en mémoire►

• Pointeurs de fonction

187

Exemples

int (*pf1)(void);

double (*pf2)(double, double);

void (*pf3)();

On ne connaît pas les paramètres de pf3.(ancienne formulation du C)

void f3(nom1, nom2)int nom1;double nom2;{ … }

Parenthèses obligatoirespour (*nom)

188

double (*pf2)(double, double);

double max(double a, double b) { return (a > b)? a : b;}

pf2 = &max;

pf2 = max;

max(2.0, 5.0);

pf2(2.0, 5.0);

(*pf2)(2.0,5.0);

Privilégier la compréhension

Privilégier la portabilité

189

Tableau de pointeurs (1)int f1();int f2();int f3();int f4();

switch(choix) { case 0 : f1(); break; case 1 : f2(); break; case 2 : f3(); break; case 3 : f4(); break;}

190

Analogie

int choix, val;int a,b,c,d;

switch(choix) { case 0 : a = val; break; case 1 : b = val; break; case 2 : c = val; break; case 3 : d = val; break;}/* ou if … else if else … */

int t[4];

t[choix] = val;

191

Tableau de pointeurs (2)int (*tabptrfn[4]) ();

tabptrfn[0] = f1;tabptrfn[1] = f2;tabptrfn[2] = f3;tabptrfn[3] = f4;

int (*tabptrfn[]) () = { f1, f2, f3, f4 };

tabptrfn[choix] ();

OU

"SWITCH"

(*tabptrfn[choix])();(**(tabptrfn+choix))();

192

Pointeur de fonction en paramètre

double appliquer(double, double, double (*) (double, double) );

double appliquer(double a, double b, double (*pf) (double, double) ){ pf(a,b);}

appliquer(10.0, 2.0, max );

Prototype = pas de nom pour les paramètres

193

typedef

typedef ancien_nom nouveau_nom;

typedef double (*NOM) (double, double);

• Forme habituelle

• Forme spéciale

double (*p1)(double, double) = min;double (*p2)(double, double) = max;NOM p1 = min, p2 = max;

C & UNIX

1. Processus2. Interface3. Entrées/sorties de bas niveau

195

Processus

• Identifiant unique processus identifier Type spécial pid_t

• Processus père (sauf processus 0)

pid_t getppid();

pid_t getpid();

$ echo $$ (shell)

196

Copie de processus (1)

• Création d'un processus fils, copie conforme du processus père Même zone de données et de code Même environnement Même priorité Même description de fichiers

• Exécution concurrente des deux processus

197

Copie de processus (2)

Valeur de retour :-1 : erreur lors de la création

limite du nombre de processus 0: processus fils>0 : processus père, pid du processus fils

Après un fork(), tout se passe comme si chacun venait de faire un fork()

pid_t fork(); #include <unistd.h>

198

Terminaison de processus

• Terminaison "normale" Fin de la fonction main() Fonction

• Valeur transmise au shell Retour du main() Paramètre d'exit()

void exit(int);

0 : fin normale

$ echo $? (shell [k]sh)> print ERRORLEVEL (dos/win)

199

exit()

• Définie dans

• Sortie propre du programme Tampons vidés Fichiers fermés

• Libérer la mémoire allouée sur le tas

#include <stdlib.h>

ptr = malloc(…);if (!ptr) exit(2);

200

#include <stdio.h>#include <unistd.h>void main() { pid_t pid; switch(pid=fork()) { case (pid_t) -1 : printf("Erreur"); exit(2); case (pid_t) 0 : /* sleep(100); */ printf("FILS: %d (PERE: %d)", getpid(), getppid()); exit(0); default : printf("PERE:%d (PÈRE: %d)", getpid(), getppid()); }

Exemple 1

201

int i;for (i = 0; i < 3; i++) fork();

Exemple 2

• Combien de processus sont créés ?

202

Interface C / Système

• Faire un appel système

• Passer des paramètres (ligne de commande)

• Flux standards

int system(char *);

int main(int, char **);

system("ls –l");system("date");

stdin : entrée standard <stdout : sortie standard >stderr : sortie d'erreur standard 2>

203

Bibliographie

• La programmation sous UNIX, Jean-Marie RIFFLET, Ediscience, 2003

• The C Programming Language, KERNIGHAN, RITCHIE, Prentice-Hall, 1989

• Système X Window, la bible du programmeur Xlib, Albert JANSSENS, Eyrolles, 1993

C2 - Langage C - ISIMA 1 - Deuxieme partie

Engineering

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